Nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai lang bằng phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm và isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng trong thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THUỶ PHÂN TINH BỘT KHOAI LANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME TẠO TINH BỘT TIÊU HOÁ CHẬM VÀ ISOMALTOOLIGOSACCHARIDE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HÀ NỘI – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THUỶ PHÂN TINH BỘT KHOAI LANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME TẠO TINH BỘT TIÊU HOÁ CHẬM VÀ ISOMALTOOLIGOSACCHARIDE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: Người hướng dẫn khoa học Hà Nội – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án công trình nghiên cứu tơi người hướng dẫn khoa học Kết số liệu trình bày luận án khơng trùng lặp với cơng trình khoa học công bố Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn, thơng tin tham khảo trích dẫn đầy đủ, xác có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày Tập thể hướng dẫn tháng năm 2022 Nghiên cứu sinh i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lịng kính trọng cảm ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn: PGS TS tận tình hướng dẫn, động viên, quan tâm tạo điều kiện giúp đỡ suốt trìì̀nh thực hồn thành luận án nghiên cứu Tơi xin cảm ơn thầy cô giáo Viện Công nghê Sinh học Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi q trình học tập, nghiên cứu, hồn thành bảo vệ luận án Tôi xin dành lời cảm ơn tới gia đình, đồng nghiệp, người thân ủng hộ, động viên, giúp đỡ tơi hồn thành luận án Nghiên cứu sinh ii MỤC LỤC MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết luận án Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Những điểm luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1 Tổng quan về khoai lang 1 Nguồn gốc khoai lang 1 Đặc điểm hình thái khoai lang 1 Giá trị dinh dưỡng khoai lang 1 Tình hình sản xuất tiêu thụ khoai lang 1 Một số giống khoai phổ biến Việt Nam 12 Tổng quan về tinh bột khoai lang 10 Hình dạng kích thước hạt tinh bột khoai lang 10 2 Cấu trúc tinh bột khoai lang 11 Tính chất tinh bột khoai lang 13 13 Các sản phẩm trình thủy phân tinh bột khoai lang tiềm ứng dụng sản xuất thực phẩm 17 Tinh bột tiêu hóa chậm (SDS): thu nhận tiềm ứng dụng sản xuất thực phẩm 18 Isomaltooligosaccharide (IMO): thu nhận khả ứng dụng sản xuất thực phẩm 14 24 Một số nhóm enzyme tác dụng lên tính chất tinh bột Enzyme α- amylase 31 31 iii Enzyme β–amylase 32 Enzyme pullulanase 33 4 Enzyme transglucosidase 34 Enzyme glucanotransferase 36 15 Tính cấp thiết nội dung nghiên cứu CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 Vật liệu nghiên cứu 37 39 39 1 Nguyên liệu tinh bột khoai lang 39 2 Chế phẩm enzyme 39 Phương pháp nghiên cứu 41 2 Phương pháp công nghệ 41 2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 42 2 Phương pháp phân tích 51 2 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 59 22 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 60 Đặc tính tinh bột khoai lang khả thu hồi tinh bột giống khoai lang Việt Nam 60 1 Khả thu hồi tinh bột giống khoai lang Việt Nam 60 Thành phần amylose tinh bột giống khoai lang Việt Nam 61 3 Đặc điểm hình thái cấu trúc hạt tinh bột giống khoai lang Việt Nam 61 Một số tính chất lý hóa tinh bột khoai lang Việt Nam 64 32 Điều kiện thu nhận tinh bột tiêu hóa chậm đặc tính tinh bột tiêu hóa chậm thành phẩm 70 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình thủy phân tinh bột khoai lang enzyme pullulanase hướng tới hình thành tinh bột tiêu hóa chậm 71 2 Nghiên cứu chế độ thối hóa tinh bột sau thủy phân pullulanase làm tăng hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm 77 iv 3 Đánh giá chất lượng sản phẩm đưa quy trình sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm từ tinh bột khoai lang 33 82 Nghiên cứu điều kiện thu nhận isomaltooligosaccharide 86 3 Điều kiện thu nhận isomaltooligosaccharide phương pháp phân đoạn 86 3 Điều kiện thu nhận isomaltooligosaccharide phương pháp đường hóa gắn nhánh đồng thời 34 106 Ứng dụng tinh bột tiêu hóa chậm isomaltooligosaccharide sản xuất thực phẩm 112 Ứng dụng bổ sung tinh bột tiêu hóa chậm vào sản phẩm miến dong 112 Ứng dụng bổ sung isomaltooligosaccharide vào sản phẩm sữa tươi nước 114 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu chữ viết tắt Từ tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt % weight/ weight Phần trăm khối lượng/ khối lượng ×g Relative centrifugal force Đơn vị tốc độ ly tâm BE Branching Enzyme Blocked p-nitrophenyl maltoheptaoside %w/w BPNPG7 cP centipoise CU Ceralpha Unit DE Dextrose equivalent DMSO Dimethyl sulfoxide DNS Đơn vị đo độ nhớt Đơn vị hoạt độ enzyme alpha amylase xác định phương pháp Ceralpha, Megazyme Đương lượng dextrose 3,5-Dinitrosalicylic acid G1 Glucose G10 Maltodecaose G2 Maltose Tổng hàm lượng G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9, G10 Tổng hàm lượng G2, G3, G4, G5, G6 G2-10 G2-6 G3 Maltotriose G4 Maltotetraose G5 Maltopentaose G6 Maltohexaose G7 Maltoheptaose G8 Maltooctaose G9 Maltononaose GH Glycoside Hydrolase Giống khoai lang Hoàng Long cũ, thu hoạch Việt Yên, Bắc Giang HLC vi Giống khoai lang Hoàng Long mới, thu hoạch Yên Dũng, Bắc Giang HLM IMO Isomaltooligosaccharide IMO2 Isomaltose Tổng hàm lượng IMO2, IMO3 IMO4 IMO234 IMO3 Isomaltotriose IMO4 Isomaltotetraose Giống khoai lang Nhật, thu hoạch Đà Lạt, Lâm Đồng Giống khoai lang Nhật, thu hoạch Gia Lai Giống khoai lang Nhật ruột trắng, thu hoạch Nam Trực, Nam Định Giống khoai lang Nhật ruột vàng, thu hoạch Nam Trực, Nam Định NDL NGL NRT NRV PNPβ-G3 p-nitrophenyl-β–Dmaltotrioside RAE Retinol activity equivalents Đơn vị đo lường vitamin A RDS Rapidly digestible starch Tinh bột tiêu hóa nhanh rpm Revolutions per minute vòng/ phút RR Reducing residue Hàm lượng gốc khử RS Resistant starch Tinh bột kháng tiêu hóa RVA Rapid Viscosity Analyzer Máy phân tích độ nhớt nhanh SDS Slowly digestible starch Tinh bột tiêu hóa chậm TC Total Carbohydrate TLC U Thin layer chromatography Hàm lượng carbonhydrate tổng số Sắc ký mỏng Unit Đơn vị hoạt độ enzyme vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Thành phần dinh dưỡng khoai lang (tính 100 g củ khoai lang) [23] Bảng Tên gọi, cơng thức phân tử tên hóa học maltooligosaccharides (MO) isomaltooligosacchrides (IMO) có DP=2-9 24 Bảng Sản phẩm tạo thành các nhóm enzyme pullulanase 34 Bảng Đặc điểm sáu giống khoai lang nguyên liệu 39 Bảng 2 Thông số chế phẩm enzyme sử dụng nghiên cứu 40 Bảng Ảnh hưởng giống đến tỉ lệ thu hồi tinh bột khoai lang 60 Bảng Hàm lượng amylose loại tinh bột khoai lang 61 Bảng 3 Kích thước hạt tinh bột sáu giống khoai lang 63 Bảng Ảnh hưởng giống khoai lang đến độ dài trung bình mạch tinh bột 64 Bảng Ảnh hưởng giống đến khả hút nước hạt tinh bột khoai lang 65 Bảng Ảnh hưởng giống đến độ nhớt tinh bột khoai lang 66 Bảng Khả hịa tan mức độ thối hóa gel tinh bột sáu giống khoai lang 68 Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ thối hóa lần tới hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm (thời gian thối hóa 48 giờ) 77 Bảng Ảnh hưởng thời gian thối hóa lần tới hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm (nhiệt độ 4℃) 78 Bảng 10 Ảnh hưởng nhiệt độ thoái hóa lần tới hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm (thời gian 48 giờ) 79 Bảng 11 Ảnh hưởng thời gian thối hóa lần tới hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm (nhiệt độ 4℃) 80 Bảng 12 Ảnh hưởng thời gian thối hóa lần tới hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm (nhiệt độ 4℃) 81 Bảng 13 Đánh giá chất lượng sản phẩm 83 viii ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THUỶ PHÂN TINH BỘT KHOAI LANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME TẠO TINH BỘT TIÊU HOÁ CHẬM VÀ ISOMALTOOLIGOSACCHARIDE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG. .. tinh bột khoai lang 11 Tính chất tinh bột khoai lang 13 13 Các sản phẩm trình thủy phân tinh bột khoai lang tiềm ứng dụng sản xuất thực phẩm 17 Tinh bột tiêu hóa chậm (SDS): thu nhận tiềm ứng dụng. .. cơng trình nghiên cứu về quy trình sản xuất IMO từ loại tinh bột khác, từ tinh bột khoai lang nói riêng Do đó, đề tài ? ?Nghiên cứu trình thuỷ phân tinh bột khoai lang phương pháp enzyme tạo tinh